DE102004057669B3 - Use of sparingly soluble salts in combination with water glass in the production of molds and cores for the foundry industry - Google Patents
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Abstract
Verwendung von Wasserglas und/oder einem oder mehreren Vorläufern davon bei der Herstellung von Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke, wobei die besagte Verwendung umfasst, dass als Komponente (1) Wasserglas und/oder ein oder mehrere Vorläufer davon und als Komponente (2) ein oder mehrere schwerlösliche Metallsalze und/oder Mischungen von Komponenten (1) und (2) zur Herstellung von nach einem Gießvorgang entfernbaren Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke mit beim Gießvorgang nicht schmelzenden partikulären Materialien als Komponente (3) vermischt werden, Verfahren zur Herstellung von entsprechenden Formen und/oder Kernen sowie entsprechende Formen und Kerne sowie weitere in der Beschreibung beschriebene Erfindungsausführungsformen.Use of water glass and / or one or more precursors thereof in the production of molds and / or cores for foundry purposes, said use comprising as component (1) water glass and / or one or more precursors thereof and as component (2) one or more sparingly soluble metal salts and / or mixtures of components (1) and (2) for the production of castable molds and / or cores for foundry purposes are mixed with particulate materials which do not melt in the casting process as component (3); corresponding shapes and / or cores, and corresponding shapes and cores, and other inventive embodiments described in the specification.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Wasserglas und/oder Vorstufen davon bei der Herstellung von nach einem Gießvorgang entfernbaren Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke, wie nachfolgend dargelegt.The The invention relates to the use of water glass and / or precursors of which in the manufacture of molds removable after a casting process and / or kernels for Foundry purposes, as set forth below.
Wasserglas, eine wässrige Lösung von Alkalisilikaten, erhältlich beispielsweise als Reaktionsprodukt von Siliciumdioxid und Alkalimetallbasen, wie Ammonium-, Natrium- und/oder Kaliumbasen, wie den entsprechenden Hydroxiden, oder entsprechenden Carbonaten, wie Soda, ist als Material zur Bindung beispielsweise in der Bauindustrie bekannt. So kann Wasserglas in Kombination mit Kohlendioxid ausgehärtet werden, was jedoch zu keinem besonders guten Aushärten führt, beispielsweise weil die Reaktion nur oberflächlich erfolgt (vgl. O. Henning und D. Knöfel, „Baustoffchemie – Eine Einführung für Bauingenieure und Architekten", Verlag für Bauwesen, Berlin, und Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin 1997, S. 129).Water glass, an aqueous one solution of alkali silicates, available for example, as a reaction product of silica and alkali metal bases, such as ammonium, sodium and / or potassium bases, such as the corresponding Hydroxides, or corresponding carbonates, such as soda, is used as the material for bonding known in the construction industry, for example. So can Water glass to be cured in combination with carbon dioxide, which, however, does not lead to particularly good curing, for example because the reaction only superficially (see O. Henning and D. Knöfel, "Baustoffchemie - An Introduction for Civil Engineers and Architects ", Publisher for Bauwesen, Berlin, and Bauverlag GmbH, Wiesbaden and Berlin 1997, P. 129).
Bekannt
ist auch die Verwendung von Wasserglas als Bindermaterial zur Herstellung
von Formen und Kernen auf Basis von Sand oder anderen beim Gießvorgang
nicht schmelzenden („feuerfesten") partikulären Materialien
unter Erhitzen. So wurde beispielsweise versucht, Phosphate oder
Borate als Härter
von Wasserglas einzusetzen, um so die Vorteile der Härte von
Wasserglas und der Dispergierbarkeit aufgrund eines Zusatzes von
Phosphaten und/oder Boraten zu kombinieren, siehe
Andererseits ist aus der DE-OS 1 571 607 die Verwendung von Wasserglas bekannt, um in Gegenwart von Mineralpulvern, wie Perlitestaub oder Ferrosilicium, insbesondere in Gegenwart von Metallsilicid, Siliciumdioxid zu bilden und möglichst starke Körper, wie feste und feuchtigkeitsbeständige Platten und dergleichen, herzustellen. Aus der DE-OS 1 508 637 sind Formsandmischungen bekannt, bei denen Wasserglas in Gegenwart von reaktiven Bindemitteln, wie Zement, und andere Komponenten zur Herstellung von Formen großer Festigkeit verwendet werden.on the other hand is known from DE-OS 1 571 607 the use of water glass, in the presence of mineral powders, such as perlite dust or ferrosilicon, especially in the presence of metal silicide, to form silica and as possible strong bodies, like solid and moisture resistant plates and the like. From DE-OS 1 508 637 are molding sand mixtures in which water glass in the presence of reactive binders, such as cement, and other components used to make high strength molds become.
Daher war bisher ein Bestreben darauf gerichtet, ein vollständiges Aushärten der Kerne und/oder Formen zu vermeiden, was wiederum die Anhaftung an die Gussteile erhöht und andererseits beim Zugießen der heißen Metallschmelzen oder Legierungen kaum zu vermeiden ist, oder möglichst feste Formen herzustellen.Therefore So far, an effort has been directed to a complete curing of the Cores and / or shapes to avoid, in turn, the attachment to increases the castings and on the other hand while pouring the hot ones Metal melts or alloys can hardly be avoided, or if possible make solid shapes.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe, neue Zusammensetzungen für in der Gießerei verwendbare Formen und/oder Kerne zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende Härte für den Gießvorgang aufweisen und dennoch nach dem Gießvorgang leicht und ohne Rückstände auf den Gießereiprodukten entfernbar sind.In front The object of this background is to provide novel compositions for in the foundry to provide useable shapes and / or cores that have sufficient Hardness for the casting process and still light and without residue after the casting process the foundry products are removable.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann durch die Verwendung von Wasserglas, und/oder ein oder mehreren Vorläufern davon, bei der Herstellung von Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke, die nach anschließendem Gießvorgang leicht durch mechanische Einwirkung in eine schüttfähige Form überführbar und so leicht entfernbar sind, wobei (oder dadurch gekennzeichnet, dass) die besagte Verwendung umfasst, dass als Komponente (1) Wasserglas und/oder ein oder mehrere Vorläufer davon, und als Komponente (2) ein oder mehrere schwerlösliche Metallsalze, die so schwerlöslich sind, dass sie bei Raumtemperatur wegen eines Coating oder von sich aus nicht oder nicht in störendem Ausmaß mit dem Wasserglas reagieren können, insbesondere solcher Metalle, die Silikate bilden können, und/oder Mischungen vom Komponente (1) und (2), zur Herstellung von nach einem Gießvorgang entfernbaren Formen und/oder Kernen für Gießereizwecke mit beim Gießvorgang nicht schmelzenden („feuerfesten") partikulären Materialien als Komponente (3) vermischt werden, das erhältliche Gemisch in ein Form- oder Kernwerkzeug eingebracht wird und gleichzeitig mit dem Einbringen in ein Form- oder Kernwerkzeug und/oder anschließend daran die Mischung auf Temperaturen erwärmt wird, die unterhalb der Temperaturen der zu gießenden Metall- oder Legierungsschmelzen liegen.It was now surprising found that solved this task can be through the use of water glass, and / or one or several precursors of which, in the manufacture of molds and / or cores for foundry purposes, the following casting process easily converted by mechanical action in a pourable form and so easily removable are, wherein (or characterized in that) the said use comprising that as component (1) water glass and / or one or more precursor thereof, and as component (2) one or more sparingly soluble metal salts, the so sparingly soluble They are at room temperature because of a coating or on their own not or not in disturbing Extent with can react to the glass of water, in particular those metals which can form silicates, and / or Mixtures of component (1) and (2), for the preparation of a casting process Removable molds and / or cores for foundry purposes with the casting process non-melting ("refractory") particulate materials are mixed as component (3), the obtainable mixture in a molding or Core tool is introduced and simultaneously with the introduction in a mold or core tool and / or subsequently the mixture Temperatures warmed up which is below the temperatures of the molten metal or alloy to be cast lie.
Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung der drei genannten Komponenten, denen als weitere Komponente(n) ein oder mehrere weitere übliche Zusätze, insbesondere Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit, zugesetzt werden können, bei Temperaturen unterhalb der Temperaturen des beim Gießen verwendeten geschmolzenen Gussmaterials, beispielsweise einer Metall- oder Legierungsschmelze, zunächst ausreichend feste „grüne" Formen und/oder Kerne erhalten werden können, die jedoch überraschenderweise nach anschließendem Gießvorgang leicht durch mechanische Einwirkung, wie Vibration, Ultraschallbeaufschlagung oder anderweitige Erschütterung, in eine schüttfähige Form (Zustand) überführt und so leicht entfernt werden können. Dennoch sind sie beim Zugießen von Metallschmelzen während des Gießvorganges hinreichend lange stabil, mindestens bis beim Abkühlen die mit den Formen und/oder Kernen in Kontakt stehenden Schmelzen in ihrem Kontaktbereich ausreichend erstarren, um hinreichende eigene Formstabilität zu gewährleisten.It has been found that when using the three components mentioned, to which one or more further customary additives, in particular flowability improvers, can be added as further component (s), at temperatures below the temperatures of the molten casting material used in casting, For example, a metal or alloy melt, initially sufficiently solid "green" shapes and / or cores can be obtained, but surprisingly after subsequent casting easily by mechanical action, such as vibration, ultrasound or otherwise vibration, transferred to a pourable form (state) and Nevertheless, they are sufficiently stable during the casting of molten metals during the casting process, at least until they cool sufficiently solidify in their contact area melting in contact with the molds and / or cores in order to ensure sufficient inherent dimensional stability.
Die leichte Überführbarkeit in eine schüttfähige Form ist, auch angesichts der bisherigen Probleme bei starker Aushärtung von Wasserglas, überraschend. Ohne an diese Erklärung gebunden sein zu wollen, kann eine Erklärung für hierfür darin bestehen, dass bei erhöhter Temperatur während des Gießens und der nachfolgenden Abkühlung Metallkationen aus den schwerlöslichen Salzen vermehrt freigesetzt werden können. Diese Kationen können dann mit dem zuvor als Härter wirkenden, bei der Bildung der „grünen" Formen und/oder der Kerne erhältlichen Wasserglas und dessen Reaktionsprodukten, insbesondere dem Silikatanteil, reagieren. Gleichzeitig können die Anionen der schwerlöslichen Metallsalze mit den Alkalimetallionen des Wasserglases und/oder seiner Reaktionsprodukte leichter lösliche Alkalimetallsalze bilden. Hierdurch können die durch die Vorhärtung erhältlichen „grünen" Formen und/oder Kerne während des Gießvorganges und der anschließenden Abkühlung in leicht durch mechanische Einwirkung in schüttfähige Form überführbare Form gebracht und anschließend entfernt werden.The easy transferability in a pourable form is, also in view of the previous problems with strong hardening of Water glass, surprising. Without this explanation An explanation for this may be that at increased Temperature during of the casting and the subsequent cooling Metal cations from the sparingly soluble Salts can be released more often. These cations can then be used with previously as a hardener acting, in the formation of the "green" forms and / or the cores available water glass and its reaction products, in particular the silicate content, react. At the same time the anions of the sparingly soluble Metal salts with the alkali metal ions of the water glass and / or form more readily soluble alkali metal salts of its reaction products. This allows through the pre-hardening available "green" shapes and / or Cores during the casting process and the subsequent one Cooling brought in easily converted by mechanical action in pourable form convertible form and then removed become.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß herstellbaren Formen und/oder Kerne besteht darin, dass sich die verwendete Zusammensetzung hervorragend mit verschiedenen Mitteln zur Erhöhung der Fließfähigkeit in den Formen und/oder Kernen vertragen kann. Schließlich ist es möglich, eine Gasbildung wirksam zu vermeiden, insbesondere bei kleinerem Wasseranteil im Wasserglas und/oder kleinerem Anteil des Wasserglases an der Gesamtzusammensetzung der Formen und/oder Kerne. Die beim Gießvorgang erhältlichen Formen und/oder Kerne können ohne Zusatz von Wasser entfernt werden. Vorteilhaft ist auch, dass nach dem Entfernen der Kerne (Überführung in eine schüttfähige Form) besonders leicht eine Abtrennung des partikulären Materials, z.B. Sand, von den übrigen Materialresten erreicht werden kann, beispielsweise durch einfaches Sichten. Wasserglas, ein Gemisch von Ammonium- oder (zugunsten geringerer Gasentwicklung vorzugsweise) Alkalimetall-, wie Natrium- und/ oder Kaliumsilikaten, kann als Komponente (1) in getrockneter Form (was unter die Definition der Vorstufen von Wasserglas fallen würde) oder direkt als wässrige Lösung verwendet werden. Im Falle der Verwendung einer getrockneten Form kann die Wasserzugabe vor einem Zusatz weiterer Komponenten oder nach dem Zusatz einer oder mehrerer der Komponenten erfolgen. Es ist auch möglich, dass als Vorstufen zur Herstellung von Wasserglas Siliziumdioxid (beispielsweise amorphe Kieselsäure oder Mikro-Siliziumdioxid) und eine oder mehrere Alkalimetallbasen, insbesondere ein oder mehrere Alkalimetall (wie Natrium oder Kalium)-hydroxide, direkt einer oder mehreren der weiteren Komponenten (2), (3) und gegebenenfalls weiteren Zusätzen zugesetzt werden, so dass das Wasserglas erst in Mischung mit einer oder mehreren dieser weiteren Komponenten entsteht. Alle Kombinationen dieser Mischungsvarianten sind denkbar und von der vorliegenden Erfindung umfasst. Durch das molare Wasserglasmodul können die Eigenschaften der erhältlichen Formen und/oder Kerne beeinflusst werden.One Another advantage of the inventively producible forms and / or Cores is that the composition used is excellent with various means for increasing the flowability in the forms and / or cores. Finally is it is possible to avoid gas formation effectively, especially at lower water content in a glass of water and / or a smaller proportion of the water glass at the Overall composition of the forms and / or cores. The casting process available Shapes and / or cores can be without Addition of water to be removed. It is also advantageous that after removing the cores (transfer to a pourable form) especially easy separation of the particulate material, e.g. Sand, from the rest Material residues can be achieved, for example by simple Views. Waterglass, a mixture of ammonium or (in favor of lesser Gas evolution preferably) alkali metal, such as sodium and / or Potassium silicates, as component (1) in dried form (which is under the definition of precursors of water glass would fall) or directly as watery solution be used. In case of using a dried form can the addition of water before adding other components or after the addition of one or more of the components. It is also possible, that as precursors for the production of water glass silicon dioxide (For example, amorphous silica or micro-silica) and one or more alkali metal bases, in particular one or more alkali metal (such as sodium or potassium) hydroxides, directly one or more of the further components (2), (3) and optionally further additives be added so that the waterglass first in mixture with a or more of these other components arises. All combinations These mixture variants are conceivable and of the present Invention. Through the molten water glass module, the Properties of the available Shapes and / or cores are influenced.
Das oder die als Komponente 2 verwendeten Metallsalze sind vorzugsweise ein von sich aus oder durch Coating, beispielsweise mit organischen Polymeren eines geeigneten Schmelzpunktes z.B. mit einem Schmelzpunkt im Bereich der bei der Herstellung grüner Formen und/oder Kerne verwendeten Temperaturen, z.B. ab mindestens 100°C, und/oder mit anorganischen Coating-Materialien, wie Titandioxid und/oder Aluminiumoxid schwerlösliches (= bei Raumtemperatur schwer in Wasser lösliches) Hydroxid, Carbonat (wie Magnesium-Calciumcarbonate, z.B. Dolomit), Sulfat (wie Kieserit) (wobei Carbonate oder Sulfate auch insbesondere als Zusätze für andere schwerlösliche Salze denkbar sind) und/oder insbesondere Fluorid eines Metalls, oder Gemische von zwei oder mehr davon, wobei als (das Kation im Salz liefernde) Metalle folgende bevorzugt sind: insbesondere Calcium und/oder Aluminium, ferner Magnesium, oder auch Zink oder Eisen. Die (vorzugsweise ungecoateten) Hydroxide und/oder Fluoride sind besonders vorteilhaft, da sie nicht zur Bildung von Gasen beim Gießen oder der Herstellung der Formen und/oder Kerne führen, wie es beispielsweise bei (ansonsten ebenfalls verwendbaren) schwerlöslichen Salzen von organischen Säuren, wie Hydroxycarbonsäuren, z.B. Lactaten, oder dergleichen der Fall sein kann. Die genannten schwerlöslichen Salze werden so gewählt, dass sie so schwerlöslich sind, dass sie bei Raumtemperatur (sei es wegen eines Coating oder vorzugsweise von sich aus) nicht oder nicht in störendem Ausmaß mit dem Wasserglas reagieren können.The or the metal salts used as component 2 are preferred one by itself or by coating, for example with organic Polymers of a suitable melting point, e.g. with a melting point in the range of temperatures used in the production of green forms and / or cores, e.g. from at least 100 ° C, and / or with inorganic coating materials, such as titanium dioxide and / or alumina sparingly soluble (= difficult to dissolve in water at room temperature) hydroxide, carbonate (such as magnesium calcium carbonates, e.g. Dolomite), sulphate (such as kieserite) (where carbonates or sulphates also especially as additives for others slightly soluble Salts are conceivable) and / or in particular fluoride of a metal, or mixtures of two or more thereof, wherein as (the cation in the salt supplying) metals are the following: in particular calcium and / or aluminum, also magnesium, or zinc or iron. The (preferably uncoated) hydroxides and / or fluorides are especially advantageous because they are not used to form gases during casting or lead to the production of molds and / or cores, as for example in (otherwise also usable) sparingly soluble salts of organic acids, such as hydroxycarboxylic acids, e.g. Lactates, or the like may be the case. The mentioned slightly soluble Salts are chosen that they are so sparingly soluble are that they are at room temperature (be it because of a coating or preferably by itself) not or not to a disturbing extent with the Water glass can react.
Komponente (1) und Komponente (2) können separat der Mischung zugesetzt werden, oder sie können vorab (mit oder ohne Wasseranteil im Wasserglas, d.h. als Trockenmischung (erhältlich z.B. durch Sprühtrocknung), beispielsweise als Trockenpulver, oder mit dem Wasseranteil, was ebenfalls längere Zeit, beispielsweise mehrere Wochen, stabile Zusammensetzungen ergibt, die ebenfalls für das Zusetzen der beiden Komponenten verwendet werden können) gemischt und so der oder den übrigen Komponenten zugesetzt werden.Component (1) and component (2) can be added separately to the mixture, or they can be obtained in advance (with or without water content in the water glass, ie as a dry mixture (available eg by spray-drying), for example as a dry powder, or with the water content, which likewise gives a longer time, for example several weeks, stable compositions which can also be used for adding the two components) and thus added to the other component (s).
Vorteilhaft ist, wenn die Mengenverhältnisse von Komponente (1) und Komponente (2) aufeinander abgestimmt sind, insbesondere in solcher Weise, dass ein abgestimmtes Verhältnis von Kation des schwerlöslichen Metallsalzes zu Anion im Wasserglas (Silikate, insbesondere Polymeta- und Polydisilikate etc.) erhalten wird. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn, bezogen auf das Trockengewicht der Komponente (1), das Gewichtsverhältnis von Komponente (2), zu den Trockenmaterialanteilen in Komponente (1) im Verhältnis von 1 zu 4 bis 3 zu 1 liegt, beispielsweise in einer möglichen bevorzugten Ausführungsform bei die Gewichtsverhältnisse der beiden genannten Komponenten (2) zu (1) bei 0,6 zu 2 bis 1,4 zu 0,6, so bei etwa 1 zu 1 bis 2. Liegt Komponente 1 in wässriger Form vor, liegt ein Beispiel für eine bevorzugte Gewichtsrelation der Komponente (1) mit Wasser zum Gewicht der Komponente (2) bei 5 zu 1 bis 1 zu 2, so beispielsweise bei 3 zu 1 bis 1,5 zu 1.Advantageous is when the proportions of Component (1) and component (2) are coordinated, in particular in such a way that a coordinated ratio of cation of the sparingly soluble Metal salt to anion in a glass of water (silicates, especially polymethyl and polydisilicates, etc.). For example, it is advantageous if, based on the dry weight of component (1), the weight ratio of Component (2), to the dry matter contents in component (1) in relation to from 1 to 4 to 3 to 1, for example in one possible preferred embodiment at the weight ratios the two said components (2) to (1) at 0.6 to 2 to 1.4 to 0.6, so at about 1 to 1 to 2. Is Component 1 in aqueous Form ago, is an example of one preferred weight ratio of component (1) with water to weight of component (2) at 5 to 1 to 1 to 2, such as at 3 to 1 to 1.5 to 1.
Der Anteil der Komponenten (1) und (2) an der Mischung für Formen und/oder Kerne kann im Prinzip beliebig sein. So kann er, bezogen auf das Gewicht der Komponente (3), in einem Gewichtsanteil von 0,1 bis 6 Gew.-% vorliegen, oder beispielsweise in einer anderen möglichen bevorzugten Ausführungsform in einem Gewichtsanteil von 0,5 bis 5 Gew.-%, z.B. von 2 bis 4 Gew.-%.Of the Proportion of components (1) and (2) in the mixture for molds and / or cores can be arbitrary in principle. That's the way he relates on the weight of component (3), in a weight percentage of 0.1 to 6 wt .-%, or for example in another potential preferred embodiment in a proportion by weight of 0.5 to 5% by weight, e.g. from 2 to 4% by weight.
Komponente 3, ein oder mehrere beim Gießvorgang nicht schmelzende („feuerfeste") partikuläre Materialien, sind beispielsweise hitzebeständige körnige Materialien, wie Chromitsand, Aluminiumoxid, Zirkonsand, Aluminiumsilikat, Schamott, Siliciumcarbid, Mullit, Graphit, Fosterit, synthetischer Keramiksand oder insbesondere hitzebeständige Sande, wie Quarz- oder Gießsand, aber auch lösliche Salze, wie Natriumchlorid, oder Mischungen von zwei oder mehr derartiger Komponenten.component 3, one or more during the casting process non-melting ("refractory") particulate materials, For example, they are heat resistant grained Materials such as chromite sand, alumina, zircon sand, aluminum silicate, Chamotte, silicon carbide, mullite, graphite, fosterite, synthetic Ceramic sand or, in particular, heat-resistant sands, such as quartz or foundry sand, but also soluble Salts, such as sodium chloride, or mixtures of two or more of these Components.
Als weitere optionale Zusätze kommen insbesondere Mittel zur Erhöhung der Fließfähigkeit in Betracht, beispielsweise entsprechende Tenside oder Netzmittel, wie anionische, kationische, amphotere oder nichtionische Tenside, oder zwei oder mehr davon, daneben weitere Zusätze wie Quarzmehl, Ton, Talkum, Wasser, andere Lösungsvermittler, wie Alkohole, oder dergleichen, die vorzugsweise, bezogen auf die Gesamtmasse der Komponente (3), beispielsweise in einem Anteil von insgesamt jeweils oder vorzugsweise insgesamt 0 bis 5 Gew.-% zugesetzt werden können, so etwa von 0,01 bis 1 Gew.-%, bei Wasser z.B. bis 4%.When further optional additives In particular, there are agents for increasing the flowability into consideration, for example corresponding surfactants or wetting agents, such as anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants, or two or more thereof, along with other additives such as quartz flour, clay, talc, Water, other solubilizers, such as alcohols, or the like, which are preferably based on the Total mass of the component (3), for example in a proportion of in total, or preferably, a total of 0 to 5 wt .-% added can be such as from 0.01 to 1% by weight, in the case of water, e.g. to 4%.
Wie erwähnt, umfasst die erfindungsgemäße Verwendung nach dem Vermischen der Komponenten in einem weiteren Schritt, dass das erhältliche Gemische in ein Form- oder Kernwerkzeug eingebracht wird, beispielsweise durch Einschießen. Gleichzeitig mit dem Einbringen in ein Form- oder Kernwerkzeug und/oder anschließend daran wird die Mischung auf Temperaturen erwärmt, die unterhalb der Temperatur der zu gießenden Metall- oder Legierungsschmelze liegen, beispielsweise in einer möglichen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehr als 200°C unterhalb dieser Temperatur, beispielsweise (absolut) bei 250°C oder darunter, in einem möglichen bevorzugten Beispiel zwischen von und mit 80 bis und mit 200 °C, beispielsweise von und mit 100 bis und mit 150°C. Wichtig ist lediglich, dass eine für die Reaktion, die bei größerer Hitze zur Schüttfähigkeit führt, erforderliche Temperatur nicht zu lange überschritten wird, was zu instabile Formen und/oder Kerne ergeben würde, da die Umwandlung in eine leicht in einen schüttfähigen Zustand überführbare Form bereits zu weit fortschreiten würde. Auf diese Weise werden „grüne" Formen und/oder Kerne erhalten, die eine ausreichende Stabilität für Gießereizwecke haben.As mentioned, includes the use according to the invention after mixing the components in a further step, that the available mixtures is introduced into a mold or core tool, for example by shooting. simultaneously with the introduction into a mold or core tool and / or subsequently thereto The mixture is heated to temperatures below the temperature the one to be poured Metal or alloy melt lie, for example, in a potential preferred embodiment the invention more than 200 ° C. below this temperature, for example (absolute) at 250 ° C or below, in a possible preferred example between and from 80 to and 200 ° C, for example from and with 100 to and with 150 ° C. The important thing is that one for the reaction, which is greater heat for pourability leads, required temperature is not exceeded for too long, resulting in unstable Would give shapes and / or cores, since the conversion into a form easily convertible into a pourable state already going too far. On these are "green" shapes and / or cores obtained, which have a sufficient stability for foundry purposes.
Die erhältlichen grünen Formen und/oder Kerne sind geeignet für die Verwendung und werden in einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, erforderlichenfalls nach Entfernung aus dem Form- oder Kernwerkzeug, verwendet zum Herstellen eines Gießereiproduktes (als Beispiele seien hier, ohne dass dies einschränkend wirken soll, Saugrohre etwa für Motoren, Kühlrohre, Türscharniere, Zapfpistolen für Tankstellen, Gussrohre, Wasserhähne, Hydraulikventile oder dergleichen genannt) durch Gießen beliebiger Schmelzen von Metallen oder Metalllegierungen, wie insbesondere von Zinn, Blei, Zink, Bronze, Eisen, Grauguss, Stahl oder Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Beispielsweise lassen sich bei Aluminium oder Legierungen davon besonders gute Ergebnisse erzielen, insbesondere, wenn Calciumfluorid verwendet wird, oder bei höherschmelzenden Metallen oder Legierungen, wie Eisen oder Stahl, mit höherschmelzendem Aluminiumfluorid oder Aluminiumhydroxid, so dass deren Verwendungen besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung betreffen.The available green Shapes and / or cores are suitable for use and are used in a still further preferred embodiment of the invention, if necessary after removal from the forming or core tool used for manufacturing a foundry product (as examples are here, without this restricting effect should, suction pipes about for Motors, cooling tubes, Door hinges, Fuel nozzles for Petrol stations, cast iron pipes, taps, Hydraulic valves or the like) by pouring any Melting of metals or metal alloys, in particular tin, lead, zinc, bronze, iron, gray cast iron, steel or aluminum or aluminum alloys. For example, in aluminum or alloys thereof achieve particularly good results, in particular, if Calcium fluoride is used, or in higher melting metals or Alloys, such as iron or steel, with higher melting aluminum fluoride or aluminum hydroxide so that their uses are particularly preferred Embodiments of Concern invention.
Beim anschließenden Gießen unter Verwendung der wie vorstehend erhältlichen Formen und/oder Kerne, was gemeinsam mit den vorstehenden Schritten als zusätzlicher Schritt zu den bereits genannten eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft, steigt die Temperatur der Formen und/oder Kerne soweit an, dass beginnend mit dem Gießprozess und auch während der Abkühlungsphase, beispielsweise durch wie oben beschriebene Reaktionen freigesetzter Kationen und/oder Anionen der schwerlöslichen Metallsalze, die verwendeten Formen und/oder Kerne in einen solchen Zustand überführt werden, dass sie in einem weiteren, zu einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Verwendungserfindung gehörenden Schritt der Entformung anschließend leicht in eine schüttfähige Form überführt und so mechanisch, beispielsweise durch Schütteln, Ultraschall oder Klopfen, oder dergleichen, entfernt werden können.In the subsequent casting using the molds and / or cores available as above, which together with the above steps as an additional step to the already mentioned another particular embodiment of the invention, the temperature of the molds and / or cores increases so far that starting with the casting process and also during the cooling down Lung phase, for example, as described above reactions of released cations and / or anions of the sparingly soluble metal salts, the forms used and / or cores are converted into such a state that they in a further, belonging to a still further preferred embodiment of the present use invention step of Removal then easily transferred into a pourable form and so mechanically, for example, by shaking, ultrasound or tapping, or the like, can be removed.
Wo vor- und nachstehend von Formen und/oder Kernen die Rede ist, beinhaltet dies auch, dass nur eine Form und/oder ein Kern (in Einzahl) gemeint sein kann – die Erfindung bezieht sich mithin auch auf einzelne Kerne und einzelne Formen.Where above and below is referred to forms and / or cores includes This also means that only one form and / or one core (in singular) can be - the The invention therefore also relates to individual cores and individual ones To shape.
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei durch die vorstehenden (insbesondere als bevorzugt oder beispielsweise gekennzeichneten) Definitionen einzelne oder mehrere allgemeine Ausdrücke oder Anteilsangaben durch spezifischere ersetzt werden können, was zu besonders bevorzugten Ausführungsformen führt.following will be some preferred embodiments of the invention, wherein by the above (in particular as preferred or for example characterized) definitions individual or more general expressions or proportions may be replaced by more specific ones to particularly preferred embodiments leads.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die erfindungsgemäße Verwendung nach Anspruch 1, wobei als Komponente (2) ein oder mehrere Hydroxide, Carbonate (wie Magnesium- Calciumcarbonate, z.B. Dolomit), Sulfate (wie Kieserit), Metallfluoride und/oder Hydroxide, insbesondere Hydroxide und/oder vorzugsweise Fluoride vorzugsweise des Calciums, des Aluminiums, des Magnesiums, des Eisens oder des Zinks, verwendet werden, die frei oder auch in gecoateter Form vorliegen können.A preferred embodiment The invention relates to the use according to the invention as claimed 1, wherein as component (2) one or more hydroxides, carbonates (such as magnesium-calcium carbonates, e.g., dolomite), sulphates (such as kieserite), Metal fluorides and / or hydroxides, especially hydroxides and / or preferably fluorides, preferably of calcium, of aluminum, of magnesium, iron or zinc, which are used may be free or in coated form.
Stärker bevorzugt ist eine Verwendung nach dem vorstehenden Absatz, wobei als Komponente (2) Calciumfluorid, Aluminiumfluorid oder eine Mischung verwendet wird.More preferred is a use according to the preceding paragraph, wherein as component (2) Calcium fluoride, aluminum fluoride or a mixture is used.
Noch stärker bevorzugt ist eine Verwendung nach einem der vorstehenden zwei Absätze, wobei Komponente (1) und Komponente (2) zu Komponente (3) als Mischung oder einzeln zugesetzt werden.Yet stronger preferred is a use according to any of the preceding two paragraphs, wherein component (1) and component (2) to component (3) as a mixture or individually be added.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Verwendung nach einem der vorstehenden drei Absätze, wobei das molare Wasserglasmodul der verwendeten Komponente (1) z.B. bei 1 bis 4 liegt, und/oder wobei das Mengenverhältnis von Komponente (2) zu den Trockenmaterialanteilen in Komponente (1) bei 3 zu 1 bis 1 zu 4 liegt.A Another preferred embodiment of This invention relates to a use according to any one of the preceding three paragraphs, wherein the molar water glass module of the component (1) used e.g. is 1 to 4, and / or wherein the ratio of Component (2) to the dry matter contents in component (1) at 3 to 1 to 1 to 4.
Sehr bevorzugt ist auch die Verwendung nach einem der vorstehenden vier Absätze, wobei die Komponenten (1) und (2), bezogen auf den Gewichtsanteil der Komponente (3), beispielsweise in einem Gewichtsanteil von 0,1 bis 6 Gew.-% vorliegen, insbesondere z.B. in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gew.-%, beispielsweise in einem Anteil von 2 bis 4 Gew.-%.Very the use according to one of the preceding four is also preferred Paragraphs, wherein the components (1) and (2), based on the weight fraction the component (3), for example in a weight fraction of 0.1 to 6% by weight, in particular e.g. in a proportion of 0.5 to 5 wt .-%, for example in a proportion of 2 to 4 wt .-%.
Eine Verwendung nach einem der vorstehenden fünf Absätze, wobei als Komponente (3) ein hitzebeständiges körniges Material, insbesondere Sand, zugesetzt wird, ist ebenfalls eine sehr bevorzugte Ausführungsform.A Use according to one of the preceding five paragraphs, wherein as component (3) a heat resistant grained Material, especially sand, is added, is also one very preferred embodiment.
Auch eine Verwendung nach einem der vorstehenden sechs Absätze, wobei als weitere Komponente ein Mittel zur Erhöhung der Fließfähigkeit zugesetzt wird, ist sehr bevorzugt.Also a use according to any one of the preceding six paragraphs, wherein as a further component a means for increasing the flowability is added is very preferred.
Bevorzugt ist auch eine Verwendung nach einem der vorstehenden sieben Absätze, wobei das erhältliche Gemisch in ein Form- oder Kernwerkzeug eingebracht wird, wobei außerdem gleichzeitig mit dem Einbringen in das Form- oder Kernwerkzeug und/oder anschließend die Mischung auf Temperaturen von 200 oder mehr Grad Celsius (°C) unterhalb der Temperatur der zum Gießen eines Gießereiproduktes verwendeten Metall- oder Legierungsschmelze erwärmt wird, insbesondere auf Temperaturen von 80 bis 200°C, vorzugsweise von 100 bis 150°C und so eine grüne Form und/oder ein grüner Kern hergestellt wird, und noch stärker vorzugsweise, wo die grüne Form und/oder der grüne Kern weiter zum Gießen eines Gießereiproduktes verwendet wird.Prefers is also a use according to one of the preceding seven paragraphs, wherein the available one Mixture is introduced into a mold or core tool, wherein also simultaneously with the introduction into the mold or core tool and / or subsequently the Mixture at temperatures of 200 or more degrees Celsius (° C) below the Temperature of the pouring a foundry product used metal or alloy melt is heated, in particular on Temperatures from 80 to 200 ° C, preferably from 100 to 150 ° C and a green one Shape and / or a green one Core is made, and even more preferably, where the green form and / or the green one Core continues to pour a foundry product is used.
Besonders bevorzugt sind auch die in den Beispielen gezeigten Erfindungsgegenstände.Especially the subject matter of the invention is also preferred.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration der Erfindung, ohne ihren Umfang einzuschränken (alle %-Angaben sind in Gew.-%, Anteilsangaben beziehen sich auf Gewichtsanteile):The The following examples serve to illustrate the invention, without to limit their scope (all% data are in wt .-%, proportions are based on By weight):
Beispiel 1: Herstellung einer Binderformulierung mit Calciumfluorid als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung für die Weiterverwendung nach Beispielen 5 und 6:Example 1: Preparation a binder formulation with calcium fluoride as part of a use according to the invention for the Further use according to Examples 5 and 6:
Als Bindermischung wird eine solche von 70% flüssigem Natriumsilikat (Modul 2,5) als Komponente (1) und 29,6 Calciumfluorid als Komponente (2) mit 0,4% Tensid (Natriumlaurylethersulfat) als weiterem Zusatz hergestellt. When Binder mixture will be one of 70% liquid sodium silicate (mod 2.5) as component (1) and 29.6 calcium fluoride as component (2) prepared with 0.4% surfactant (sodium lauryl ether sulfate) as a further additive.
Beispiel 2: Herstellung einer Binderformulierung mit schwerlöslichen Aluminiumsalzen als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung für die Weiterverwendung nach Beispielen 5 und 6: Example 2: Preparation of a binder formulation with sparingly soluble aluminum salts as part of an invention Use according to the invention for further use according to Examples 5 and 6:
Als Bindermischung wird eine solche von 70% flüssigem Kaliumsilikat (Modul 3,0) als Komponente (1), 20% Aluminiumfluorid und 5% Aluminiumhydroxid als Komponente (2), 3,8% Wasser und 0,2% Tensid (Glycosid) als weiterem Zusatz hergestellt.When Binder mixture will be one of 70% liquid potassium silicate (mod 3.0) as component (1), 20% aluminum fluoride and 5% aluminum hydroxide as component (2), 3.8% water and 0.2% surfactant (glycoside) as further Additive made.
Beispiel 3: Herstellung einer Binderformulierung mit schwerlöslichem Magnesiumsalz als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung für die Weiterverwendung nach Beispielen 5 und 6: Example 3: Production a binder formulation with sparingly soluble magnesium salt as a part a use according to the invention for the Further use according to Examples 5 and 6:
Als Bindermischung wird eine solche von 70% flüssigem Natriumsilikat (Modul 2,0) als Komponente (1) und 30% Magnesiumhydroxid sowie 10% Aluminiumhydroxid als Komponente (2) hergestellt.When Binder mixture will be one of 70% liquid sodium silicate (mod 2.0) as component (1) and 30% magnesium hydroxide and 10% aluminum hydroxide produced as component (2).
Beispiel 4: Herstellung einer Pulverförmigen Binderformulierung mit Calciumfluorid als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung für die Weiterverwendung nach Beispielen 5 und 6:Example 4: Preparation a powdery one Binder formulation with calcium fluoride as part of a use according to the invention for the Further use according to Examples 5 and 6:
Als Bindermischung wird ein Trockenpulver aus 35 Kieselsäure (pyrogene oder gefällte) und 30% konzentrierter Natronlauge (trockenes Pulver) als Komponente 1 und 35 Calciumfluorid als Komponente (2) hergestellt.When Binder mixture is a dry powder of 35 silica (pyrogenic or felled) and 30% concentrated sodium hydroxide solution (dry powder) as a component 1 and 35 calcium fluoride prepared as component (2).
Vor der Verwendung wird auf 3 Teile dieser Mischung 1 Teil Wasser zugefügt, entweder vor dem Mischen mit dem Gießereisand oder nach dem Mischen des pulverförmigen Binders mit dem Gießereisand. Wichtig ist, dass eine gleichmäßige Benetzung der Sandkörner erreicht wird. Die fertigen Bindermischungen aus den Beispielen 1 bis 4 sind lagerfähig.In front In use, 1 part of water is added to 3 parts of this mixture, either before mixing with the foundry sand or after mixing the powdered binder with the foundry sand. It is important that a uniform wetting the grains of sand is reached. The finished binder mixtures from the examples 1 to 4 are storable.
Beispiel 5: Herstellung von Mischungen aus Bindern und Gießereisand als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung: Example 5: Preparation of mixtures of binders and foundry sand as part of a use according to the invention:
Die fertige Bindermischung nach einem der Beispiele 1 bis 4 wird im Gewichtsanteil von 2 bis 4%, bezogen auf den Anteil an Gießereisand, mit Gießereisand (Quarzsand) mittels herkömmlicher Mischer (Flügelrührer) vermischt.The finished binder mixture according to one of Examples 1 to 4 is in Weight proportion of 2 to 4%, based on the proportion of foundry sand, with foundry sand (Quartz sand) by means of conventional Mixer (paddle) mixed.
Beispiel 6: Herstellung von Kernen oder Formen als Teil einer erfindungsgemäßen Verwendung: Example 6: Preparation of cores or molds as part of a use according to the invention:
Die nach Beispiel 5 erhaltenen Mischungen werden in Form- oder Kernwerkzeuge eingeschossen und bei ca. 130°C zu „grünen" Formen oder Kernen ausgehärtet. Es werden hierbei Festigkeiten von 200 bis 500 N/cm2 erzielt. Auch wird eine schnelle Aushärtung im Werkzeug erreicht, beispielsweise lediglich durch die Einbringung von Hitze und/oder von heißer Spülluft.The mixtures obtained according to Example 5 are injected into forming or core tools and hardened to "green" shapes or cores at about 130 ° C. Strengths of 200 to 500 N / cm 2 are achieved in this case achieved, for example, only by the introduction of heat and / or hot purging air.
Beispiel 7: Gießen von Formteilen und Entfernung der Formen und/oder Kerne als Teil einer bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung: Example 7: Pouring from Moldings and removal of molds and / or cores as part of a preferred use according to the invention:
Eine Aluminiumschmelze wird mit Formen und/oder Kernen nach Beispiel 6 in Kontakt gebracht zur Herstellung eines Formteils. Nach dem Abkühlen werden die Kerne und/oder Formen durch einfaches Klopfen in eine fließfähige Form überführt und entfernt.A Aluminum melt is used with molds and / or cores according to example 6 brought into contact for the production of a molded part. After this Cool down the cores and / or forms converted by simple tapping in a flowable mold and away.
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